Оборудование целлюлозно-бумажного производства Том 2. Бумагоделатель
.pdfТак как масса имеет большее гидравлическое сопротивле ние, чем регистровая вода, то ящик устанавливается выше сборника регистровой воды. Стабильность условий смешивания обеспечивается необходимой разностью уровней в ящике по-
Рис. 11.3. Ящик постоянного напора
стоянного напора и в сборнике регистровой воды. Эта зависи мость выражается эмпирическим уравнением [23].
Си = ]/0,1С + 1,25ДА—0,0115С,
где ДА — разность уровней в ящике постоянного напора и сбор:\ нике регистровой воды, м; С, См — соответственно скорости смешанного потока и потока из ящика постоянного напора, м/с. Обычно разность уровней составляет 4—6 м.
11.2. Выбор чщика постоянного напора в зависимости от расхода массы (рис. 11.3)
о •се
га
ай
3
к
3
О)с.
2га га
О.
Л 2га |
2 |
оО |
н С |
<и о О |
|
О |
|
га,\ |
Ос 2 С2 |
||
а - |
5-о . |
|
Ол |
|
о |
м о |
д |
^ ‘ R- |
га |
|
о. |
га 3
0.0
н о яos°га N,
ZS
яя
оя
**
3 л
о X
оя л гаЧ 2 га
я
Е«
Ё2
5 ? ^ S 4>cQ Ос 2гаоО S 2 5 = >*5 ^^0-2
о |
о |
О |
|
|
СО |
СО |
|
— 4 |
|
1 |
|
ю |
ID |
ID |
|
°1 |
о |
О |
|
сч" |
сч |
СЧ |
|
о |
о |
о |
|
ь- |
|
°° |
|
сч" |
СО*4 |
||
со" |
|||
о |
о |
О |
|
о |
о |
ID |
|
o' |
— |
— ' |
|
CD |
CD |
CD |
|
СО_ |
|
СЧ |
|
— • |
|
сч" |
|
|
|
||
ID |
ID |
ID |
|
°0 |
°0 |
оо |
|
О*' |
О |
о" |
|
О |
ID |
о |
|
LO |
t'- |
о |
|
о |
o' |
о" |
|
о |
ID |
о |
|
ю |
|
о |
Из ящика постоянного напора масса дозируется (следовательно и регулируется масса 1 м2 вы рабатываемой продукции) спе циальной задвижкой автома тического или дистанционного управления. Эта задвижка уста навливается на вертикальном участке трубопровода, ближе к впуску в насос.
Во всасывающую линию сме сительного насоса масса под водится по оси в нижнюю поло вину трубопровода под углом 45° в направлении движения потока. При подводе массы сверху, пер пендикулярно оси трубопровода, могут иметь место скопления воз духа и неравномерность подачи, а также эффект встречных пото
оО о" ков, приводящий к неравномер
LO |
ID |
ID |
ности концентрации массы, пода |
|||||||||||
СО |
CO |
СО |
ваемой |
на |
машину. |
|
|
|
|
|||||
о" |
o' |
о" |
|
В |
качестве смесительных |
на |
||||||||
|
|
|
|
|||||||||||
|
O^ |
о_ |
сосов |
применяются |
центробеж |
|||||||||
сч" |
ные насосы с рабочими колесами |
|||||||||||||
сч" |
СЧ*4 |
|||||||||||||
1 |
I |
1 |
двустороннего всасывания и осе |
|||||||||||
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
со |
CO |
со |
вые |
насосы. |
|
|
|
после |
ма |
|||||
|
|
|
Разбавление массы |
|||||||||||
сч |
<N |
|
шинного |
бассейна |
осуществля |
|||||||||
со" |
ется |
в |
одну |
или |
две ступени. |
|||||||||
со |
со" |
|||||||||||||
1 |
1 |
1 |
В |
последнем |
случае |
в |
потоке |
|||||||
1 |
1 |
1 |
||||||||||||
°0 |
00 |
СО |
устанавливаются |
два |
смеситель |
|||||||||
сч" |
сч" |
сч" |
||||||||||||
|
|
|
ных |
наСоса, |
работающих |
после |
||||||||
|
|
|
довательно. В первом |
смеситель |
||||||||||
0ШW О) ^ о —< Tf |
ном |
насосе |
масса |
разбавляется |
||||||||||
до |
концентрации, |
необходимой |
||||||||||||
СО CD СП |
СО О ю |
CD СО |
||||||||||||
ООО |
— ^ ~ С Ч _ |
C O t - |
для |
|
нормальной |
работы |
очист |
|||||||
о о о о о о о" о |
|
|||||||||||||
|
|
|
ного |
оборудования. |
Прошедшая |
|||||||||
|
|
|
очистку |
масса |
под |
остаточным |
||||||||
СО CD СО |
(N05^ О —< давлением |
поступает |
на |
разбав |
||||||||||
СЧ СО CD |
О СО О Ю СО |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ООО |
о —«_ —^ СЧ СО |
|
|
во |
второй смесительный |
|||||||||
|
о" о" о o' o' |
ление |
||||||||||||
|
насос, которым далее она пода |
|||||||||||||
|
|
|
ется в напускное устройство ма |
|||||||||||
ООО |
|
|
шины. |
Двухступенчатая |
система |
|||||||||
ООО о о |
экономически выгодна в тех слу |
|||||||||||||
юою |
о ю о о о |
|
|
когда |
по |
условиям |
техно |
|||||||
—« сч счсо оо ^ ю со чаях, |
||||||||||||||
о" о" о"о о" о" о o' |
логического |
режима |
отлив |
по |
||||||||||
|
|
|
лотна |
на |
машине |
производится |
При концентрации менее 0,5 %, а расход гидравлического потока массы более 0,28 м3/с. При этом достигается экономия площади, занимаемой очистным оборудованием, и электроэнергии, а так же повышается управляемость процессом разбавления.
После разбавления масса поступает на очистку от попав ших в нее посторонних включений (загрязнений) и воздуха. Для очистки массы от загрязнений минерального и металличе ского происхождения применяют вихревые конические и цен тробежные очистители. ^Центробежные очистители (эркенсаторы) применяются в основном для очистки длинноволокнистой массы, используемой для выработки конденсаторной, сигарет ной, папиросной и других подобных видов бумаги. Эти очисти тели, обеспечивая высокое качество очистки, не скручивают волокно. Конструктивные особенности центробежных очистите лей позволяют использовать их только в открытых, системах разбавления, очистки и подачи массы на машину. Масса по ступает в очистители и отводится из них самотеком. Поэтому они устанавливаются выше напускного устройства бумагоде лательной машины.
Центробежные очистители устанавливают группами от 3 до 5 шт. и более (с учетом одного резервного) в зависимости от потока массы. Для распределения массы по очистителям и сбора очищенной массы используется распределительная ко робка. Работают очистители при концентрации массы до 1 %. Промывают очиститель от уловленных загрязнений периодиче ски 1—2 раза в сутки, при его останове.
Из-за простоты конструкции и высокого качества достигае мой очистки массы наибольшее применение нашли вихревые конические очистители. Применяются они в закрытых системах разбавления, очистки и подачи массы. Масса в очистители по дается смесительным насосом при концентрации 0,5—0,7 % под давлением 0,3—0,32 МПа. Очищенная масса выходит из очи стителей при остаточном давлении 20—40 кПа. Если этого ос таточного давления не хватает для подачи ее на следующие технологические операции, то при одноступенчатой системе раз бавления устанавливают насос для повышения давления, а при двухступенчатой системе разбавления таким насосом является второй смесительный насос.
Вихревые конические очистители обеспечивают необходи мую степень очистки массы только при оптимальной их за грузке. Оптимальная загрузка очистителей обеспечивается отключением лишних очистителей либо автоматически регули руемой рециркуляцией части очищенной массы в поток, посту пающий на очистку.
Для обеспечения минимальных потерь волокна и наполни теля применяется так называемая трехступенчатая очистка массы на вихревых конических очистителях. При такой системе очистки отходы от первой ступени разбавляются оборотной во-
Дой до концентрации 0,3—0,5 % и направляются На вторую ступень вихревых конических очистителей. Очищенная масса со второй ступени направляется снова на первую ступень очистки, а отходы со второй ступени разбавляются оборотной водой до концентрации 0,2—0,4 % и направляются на третью ступень очистителей. Отходы от третьей ступени сбрасываются в канализацию, а очищенная масса направляется снова на вто рую ступень очистки.
Каждая ступень очистки выполняется в виде установки очистителей одного типоразмера. Типоразмер определяется по рядковым номером ступени и видом массы. В пределах одной установки очистители работают параллельно, распределение массы по очистителям, сбор очищенной массы и при необхо димости отходов осуществляется соответствующими коллек торами.
Для очистки массы от загрязнений волокнистого происхож дения (костры, узелков, сгустков волокон) применяются узло ловители закрытого типа, которые устанавливаются и в откры тых системах разбавления, очистки и подачи массы на машину. В потоке устанавливаются узлоловители одного типоразмера.
Вид и размеры перфорации сит, а также тип узлоловителя (подвод массы на очистку с внутренней или наружной сто роны сита) определяются видом вырабатываемой продукции. Узлоловители в потоке работают параллельно.
Легкие отходы и пена, скапливающаяся под крышкой узло ловителя, под действием остаточного давления направляются для дополнительной очистки на плоскую вибрационную сорти ровку или узлоловитель закрытого типа меньшего размера. И в первом и во втором случае легкие отходы сначала посту пают в сборник отходов, где разбавляются оборотной водой, и самотеком поступают на плоскую вибрационную сортировку, а в узлоловитель подаются насосом.
Легкие отходы и пена отводятся в сборник отходов раз дельно от каждого узлоловителя, поэтому они не влияют на работу друг друга. Со второй ступени очищенная масса подается в сборник регистровой воды в зону всасывания смесительного насоса или в установку для переработки мокрого брака. Тяже лые отходы от узлоловителей (кусочки керамики, остатки сварки и т. п.) периодически сбрасываются в канализацию че рез шлюзовое устройство у каждого узлоловителя.
Диаметр отверстий сит оборудования второй ступени очистки должен быть в 1,2—1,5 раза больше диаметра отвер стия сит узлоловителей первой ступени.
Обычно узлоловители устанавливаются в потоке после кони ческих очистителей непосредственно перед подачей массы в на пускное устройство машины. Однако иногда они устанавлива ются и перед очистителями.
В период работы узлоловители должны быть полностью за
полнены'массой и иметь постоянное противодавление в трубо проводе очищенной массы.
Воздух из массы удаляется ее вакуумированием (деаэра цией). Для этой цели применяют трехступенчатые установки вихревых конических очистителей типа УВК-500-04 и УВК-700-04, обеспечивающих на первой ступени деаэрацию массы и очистку ее от загрязнений минерального и металличе ского происхождения. Для случаев несоответствия производи тельности установок гидравлическому потоку машины разраба тывается оригинальная трехступенчатая установка, комплек туемая очистителями, входящими в установки типа УВК-500-04 или УВК-700-04.
Частичная деаэрация массы осуществляется также и при удалении отходов от очистителей под вакуумом. При этом масса очищается от мелких частиц коры, луба, костры, исклю чается возможность забивания у очистителей отверстий для отходов [71].
Отходы от очистителей первой ступени собирают в закры тый коллектор, соединенный с баком-деаэратором. Коллектор и бак-деаэратор находятся под разрежением 45—60 кПа, со здаваемым вакуумным насосом. Для разбавления отходов и смыва их в бак-деаэратор в коллектор подается оборотная вода. Коллектор располагают наклонно в сторону бака-деаэратора. Размеры сечения коллектора должны быть такими, чтобы он заполнялся до половины. Бак-деаэратор связан с насосом, по дающим отходы на вторую ступень очистителей либо непосред ственно, либо через сборник отходов. В этом случае отходы из бака-деэратора отводятся через барометрическую трубу в гид розатвор сборника отходов. В первом случае вакуумметрическая высота всасывания насоса не должна быть меньше макси мального разрежения в баке-деаэраторе.
Наиболее полное удаление воздуха из массы достигается в декулаторе. Декулатор представляет собой горизонтально расположенный бак диаметром 1,8—2,1 м, разделенный внутри до половины вертикальной перегородкой. При помощи системы паровой эжектор — конденсатор — вакуумный насос в декула торе создается вакуум 85—100 кПа. При таком разрежении происходит «холодное» кйпение массы [90].
Масса подается в декулатор насосом через специальные на садки. При выходе из насадок масса приобретает вращательное движение и, отражаясь от верхней части бака, разбивается на капли, что способствует интенсивному выделению из нее воз духа. Из декулатора масса насосом подается на узлоловители. Благодаря переливу избытка массы через вертикальную пере городку уровень массы в баке, поступающей на узлоловители, поддерживается постоянным. Перелив из декулатора самотеком поступает во всасывающую линию насоса, подающего массу в декулатор.
Декулатор устанавливается на машине с таким расчетом, чтобы уровень массы в нем был на 10,5—11,5 м выше уровня воды в сборнике регистровой воды.
11.2. СИСТЕМА ПРИЕМА, ПЕРЕРАБОТКИ И УДАЛЕНИЯ БРАКА
При нормальной безобрывной работе машины брак пред ставляет собой кромки полотна, отсекаемые на гауч-вале. Для переработки и удаления брака применяются системы, произво дительность которых соответствует 100 % производительности машины, что позволяет избежать простоя машины при дли тельных неполадках и обрывах бумажного полотна. Система приема, переработки и удаления брака состоит минимум из двух автономно работающих установок. Одна установка (гаучмешалка), расположенная под сеточной и прессовой частями машины, перерабатывает мокрый брак, другая (гидроразбиватель), расположенная в конце сушильной части машины, под каландром и накатом,— сухой брак. В зависимости от кон струкции бумагоделательной машины дополнительно применя ются установки для сбора, переработки и удаления брака, об разующегося в районе клеильного пресса или полусухого ка ландра.
Система приема, переработки и удаления брака включает следующее оборудование: механические устройства, встроенные в ванны и обеспечивающие переработку брака; массные цен тробежные насосы; конвейеры ленточные или винтовые (необ ходимость установки определяется конструкцией бумагодела тельной машины); направляющие лотки и гидролотки; спрыски; массопроводы и трубопроводы оборотной воды; запорно-регу- лирующую арматуру ручного, автоматического или дистанци онного управления; приборы КИП и А.
Гауч-мешалки устанавливаются на 1-м этаже машинного зала под гауч-валом машины. В ванне гауч-мешалки разме щают один, два или четыре горизонтальных вала с рабочими органами в виде пропеллеров или лопастей. Вал опирается на два подшипника, которые располагаются за пределами ванны. В местах прохода валов через стенки ванны имеются сальни ковые устройства. Привод мешальных устройств осуществля ется от электродвигателя через редуктор либо через клиноре менную передачу.
В качестве рабочего органа гауч-мешалок все большее при менение находят циркуляционные пропеллерные устройства. Иногда, особенно на широких сушильных машинах, в гауч-ме- шалках применяют рабочие органы однотипные с гидроразбивателями, устанавливаемыми на машине для переработки су хого брака. Так как расход энергии на роспуск мокрого брака значительно меньше, чем на роспуск сухого брака, рабочие ор
ганы гауч-мешалки имеют меньшую частоту вращения й для привода их необходим электродвигатель меньшей мощности.
Работа гауч-мешалок автоматизирована с целью обеспече ния наиболее оптимального режима работы метальных устройств, сохранения заданной концентрации массы, исключе ния переливов массы, обеспечения оптимального режима ра боты массных насосов, откачивающих массу, а также облегче ния труда обслуживающего персонала.
Рис. 11.4. Схема системы переработки мокрого брака с одним насосом:
/ — гауч-мешалка; 2 — бассейн |
брака; |
3 — сгуститель; 4 — насос; 5 — метальное уст |
ройство; 6 — регулятор уровня; |
7, 8, 9, |
10, 11 — задвижки; 12 — клапан с дистанцион |
ным управлением; 13 — датчик обрыва |
|
Гауч-мешалки рассчитаны на работу в двух режимах. При безобрывной работе машины они используются для перера ботки кромок; при обрыве в сеточной или прессовой части — для переработки полотна. Для машин небольшой производи тельности объемы массы, поступающей в гауч-мешалку при обоих режимах, отличаются незначительно, в этих случаях для удаления переработанного брака устанавливается один насос.
На рис. 11.4 показан один из вариантов работы системы приема, переработки и удаления мокрого брака с одним насо сом. Насос и метальное устройство работают непрерывно. С помощью регулятора уровня в ванне поддерживается посто янный уровень при всех режимах. Гауч-мешалка снабжена сиг нализацией максимального уровня.
Врежиме переработки кромок в ванну гауч-мешалки посту пают отсекаемые кромки полотна, вода от смыва кромок, 1-го спрыска сетки, отжатая на гауч-вале. В этом случае концен трация массы в ванне низкая (не превышает 0,5—0,7%) и по этому перед введением этой массы в систему подготовки массы подготовительного отдела она насосом подается на сгуститель.
Врежиме переработки полотна в ванну гауч-мешалки по
ступает с гауч-вала все полотно сухостью до 22 %, либо по лотно после 1-го пресса сухостью до 28%, поэтому необходима подача оборотной воды для смыва полотна с сетки (отбойный спрыск) и для разбавления его до концентрации массы 3%. Обрыв полотна в мокрой части машины фиксируется фотоэлек трическим датчиком. По импульсу от датчика обрыва автома тически открывается задвижка, установленная на трубопроводе подачи оборотной воды в отбойный спрыск, и задвижка, уста новленная на трубопроводе подачи оборотной воды для разбав ления массы в гауч-мешалке. Количество оборотной воды, по даваемой для разбавления массы, регулируется дистанционно с помощью клапана. Масса, минуя сгуститель, перекачивается насосом в бассейн брака.
Мешальное устройство работает эффективно, если уровень массы поддерживается постоянным и находится на расстоянии 0,5—0,6 м от лопастей метальных устройств.
Гидроразбиватели, применяемые в целлюлозно-бумажной промышленности, могут быть разделены на три основных типа: вертикальные, горизонтальные и комбинированные. Классифи кация гидроразбивателей, применяемых для бумагоделатель
ных машин, приведена на рис. 11.5. Тип ротора |
выбирается |
в зависимости от влагопрочности распускаемого |
материала. |
'Для легкораспускаемых материалов, когда необходимо преоб ладание гидравлического воздействия на распускаемый мате риал по сравнению с механическим, используется ротор без применения сил трения. Для влагопрочных материалов и кар тона, а также в том случае, когда гидроразбиватель предназна чен для полного роспуска волокнистых материалов, использу ется ротор с применением сил трения.
При проектировании отечественных бумаго-, картоноделательных и сушильных машин применяются современные гидроразбиватели в основном горизонтального типа, которые свое временно и полностью перерабатывают брак, поступающий от машины. Гидроразбиватели оснащаются роторными арегатами, у которых ротор закреплен консольно. Роторные агрегаты из
готавливаются |
с диаметром ротора |
0,6; 0,85; 1,05; |
1,45; 1,7 |
м. |
Эти агрегаты |
эффективно работают |
при условии |
подачи |
по |
лотна бумаги в зону действия ротора. С увеличением ширины и скорости машин в гидроразбивателях стали устанавливать перпендикулярно к роторному агрегату дополнительный ротор, вал которого проходит через всю ванну. На этом валу у стенок
Конструктивные особен Тип ности гидроразбибатекей. вертикальный \ Обрезная ширина полотна.
Ротор Вез применения сил т рения
Ротор с применением сил т рения
|
|
Обрезная |
|
|
|
ширина,нм |
|
Форма бонны |
BkO |
||
1050 |
|||
1150 |
|||
|
и |
Ж |
|
расположение |
то |
||
6 ней ротород |
3200 |
||
6 зависимости |
3750 |
||
1*200 |
|||
от |
обрезной |
5300 |
|
|
|||
ш и р и н ы |
6300 |
||
бумаеоделатель - |
|||
61*00 |
|||
ной |
машины |
6720 |
|
81/00 |
|||
|
|
10080 |
|
|
|
10500 |
гидп опазбиб ат ел я |
1кемоиниробанный |
горизонт альны й |
|
В и д р о т о р а |
|
$
l = J
о
Рис. |
11J5. |
Классификация |
гидро- |
||||||
.разбивл гелей, |
встроенных |
в бума- |
|||||||
го-, |
картоноделательную |
маши |
|||||||
ну |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 11.6. Схема системы перера |
|||||||||
ботки сухого брака: |
|
|
|
|
|||||
1, 2, |
3 — клапаны |
с |
автоматическим |
||||||
управлением; |
4, |
5 — насосы; 6 — фото г Оборотная dotL— ~~н°] |
|||||||
электрический |
датчик; |
|
7 — регулятор |
||||||
уровня |
массы |
в |
ванне |
гидроразби- |
|||||
вателя; |
8 — регулятор |
|
концентрации; |
||||||
9 — ротор |
|
|
|
|
|
|
|
||
ванны |
расположены |
два |
|||||||
тонных диска, а между дис |
|||||||||
ками |
установлены |
наклон |
|||||||
но |
навстречу |
друг |
|
другу |
|||||
дисковые |
ножи |
с |
зубчатой |
||||||
нарезкой |
или |
лопасти. |
|||||||
На |
рис. |
11.6 |
|
приведена |
|||||
схема |
переработки |
|
сухого |
бумажного брака, поступающего от каландра, наката и с конца сушильной части машины непосредственно в ванну гидроразбивателя. Система имеет два массных насоса. Гидроразбиватель может работать в режиме переработки кромок с продольно-реза тельного станка и переработки брака в количестве, соответству ющем машинной выработке продукции при максимальной ско рости машины. Перед пуском машины ванна гидроразбивателя должна быть заполнена водой на 2/3 ее объема.
При переработке кромок работает один насос в режиме ре циркуляции массы, все клапаны закрыты. При достижении заданной концентрации массы по импульсу от регулятора кон центрации автоматически открываются клапаны, установлен ные на линии подачи оборотной воды для регулирования кон центрации массы в гидроразбивателе. Как только уровень массы в ванне достигнет максимального, включается насос, который будет перекачивать массу в бассейн брака до тех пор, пока в ванне не установится рабочий уровень.
При обрыве полотна автоматически открывается клапан, обеспечивающий дополнительную подачу воды, необходимой для разбавления брака до концентрации несколько выше за данной для того, чтобы окончательное регулирование ее про водилось регулятором концентрации. После роспуска брака, связанного с обрывом, система автоматически перестраивается на операцию роспуска кромок.
Окружная скорость ротора обычно составляет 5—9 м/с для гауч-мешалок и 12—20 м/с — для гидроразбивателей.
Геометрические размеры ванны и диаметр ротора связаны
следующими зависимостями: |
|
fe/Dp = 24-2,5; |
L/Dp = 4ч-8, |
где Dp — диаметр ротора, м; Ь— ширина ванны, м; L — длина |
|
ванны, м. |
|
В случае установки в ванне |
двух |
и более роторов расстоя |
|||
ние между |
двумя |
соседними |
роторами |
должно находиться |
|
в пределах |
2—2,5 |
диаметров ротора |
[25]. |
Производительность |
гидроразбивателей должна быть равна или несколько больше производительности машины.
Распускается брак в водно-волокнистую суспензию, во-пер вых, вследствие разрыва механических связей между волок нами материала в результате непосредственного воздействия ротора, ударов о неподвижные планки и подвижные лопасти, ножи и, во-вторых, за счет сдвигающих сил, возникающих вследствие разности скоростей потока суспензии.
Мощность (N кВт), затрачиваемую на роспуск брака, можно приблизительно определить по формуле
N = 0y0lkQ,
где k —удельный расход энергии на роспуск, кДж/100 кг; Q — производительность установки, кг/с.
Мощность (N кВт) приводного электродвигателя ротора оп ределяется по формуле
N = 0,001 £n3d5p,
где £ — коэффициент мощности; п — частота вращения ротора, с”1; d —диаметр ротора, м; р — плотность среды, кг/м3.